電子課程設(shè)計范文

時間:2023-03-24 04:08:56

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電子課程設(shè)計

篇1

課題內(nèi)容設(shè)計合理與否,將直接影響到課程設(shè)計的綜合訓(xùn)練效果。在具體課題內(nèi)容設(shè)計時,應(yīng)注意以下幾點:

選擇具有實用性和趣味性的課題從學(xué)生的實際水平出發(fā),幫助學(xué)生選擇適合自己的題目,使題目與理論知識密切相關(guān),又具有較強的趣味性和實用性,與生產(chǎn)實際相結(jié)合。例如,要求學(xué)生組裝一整的收音機、家居生活中能用到的聲光控開關(guān)、門窗防盜報警器等。又如我們選用的《音樂彩燈控制器設(shè)計》、《多功能數(shù)字鐘的電路設(shè)計》、《交通燈控制邏輯電路設(shè)計》等課題,學(xué)生做起來積極性很高。更重要的是通過這一過程,學(xué)生運用專業(yè)技能解決實際問題的綜合能力得到了提高。

選擇能綜合應(yīng)用理論知識的課題要求學(xué)生綜合運用本課程的基本理論和知識,獨立完成一項實際課題。通過查閱資料、線路設(shè)計、選擇元器件、電路安裝調(diào)試,使學(xué)生所學(xué)的基本理論和知識充分運用于解決實際問題。例如電子脈搏計這一課題,要應(yīng)用到傳感器、放大電路、有源濾波電路、整形電路以及數(shù)字電路中的各種門電路、觸發(fā)器、計數(shù)器及譯碼、驅(qū)動顯示電路。又如數(shù)字鐘電路設(shè)計這一課題,數(shù)字鐘是一個典型的數(shù)字電路系統(tǒng),選此作為設(shè)計題目,可使學(xué)生將學(xué)過的比較零散的數(shù)字電路知識有機地、系統(tǒng)地聯(lián)系起來用于實際,培養(yǎng)綜合分析、設(shè)計電路的能力。還可選用有源濾波器的設(shè)計題目,使學(xué)生進一步加深領(lǐng)會運算放大器在信號處理電路中的應(yīng)用,選用交流寬帶放大器的設(shè)計,使學(xué)生對放大電路的三種不同組態(tài)的特點、應(yīng)用場合以及電路的設(shè)計方法得到練習(xí),并通過這個對基本放大電路的放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、頻帶寬度以及引入負(fù)反饋對放大器性能的改善得到進一步的理解,同時提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。

課題內(nèi)容要注重集成電路和新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用當(dāng)今時代電子技術(shù)飛躍發(fā)展,新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮,課程設(shè)計可以彌補教材的滯后性。在電路設(shè)計中,應(yīng)盡量采用集成電路,特別是集成運算放大器和某些專用芯片(如模擬乘法器、鎖相環(huán))作為電路的重要構(gòu)件,體現(xiàn)出現(xiàn)代電子電路的設(shè)計是各種集成電路構(gòu)件的組合的先進設(shè)計理念,尤其是將模擬電路、數(shù)字電路與微處理器相結(jié)合,以數(shù)字電路為主,軟硬件結(jié)合,以硬件電路設(shè)計為主,符合現(xiàn)代電子電路結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。例如我們原來經(jīng)常選定分立元件OTL和OCL功放電路設(shè)計課題,隨著目前大量的集成功放芯片的上市,我們就把這些課題內(nèi)容并入《集成電路音響放大器》、《音頻信號發(fā)生器》等課題中。又如在數(shù)字脈搏計課題中,介紹了鎖相倍頻的新概念,同時介紹了集成電路CC4046和C14526構(gòu)成的鎖相倍頻電路。通過這些課題設(shè)計將一些集成電路的工作原理以及使用方法介紹給學(xué)生,并在實踐中得到練習(xí),使所學(xué)的理論知識更加豐富。

選擇適應(yīng)專業(yè)需要,結(jié)合專業(yè)特點的課題為了拓寬學(xué)生的知識領(lǐng)域,使學(xué)生對專業(yè)有所認(rèn)識和了解,提高學(xué)生對專業(yè)的興趣和學(xué)習(xí)的積極性,在課程設(shè)計中引入了一些結(jié)合專業(yè)特點的課題。例如數(shù)字轉(zhuǎn)速測試系統(tǒng)與頻率計設(shè)計,由于轉(zhuǎn)速測量在工業(yè)控制領(lǐng)域和人們的日常生活中經(jīng)常遇到,在工廠里測電機每分鐘的轉(zhuǎn)速,自行車?yán)锍虦y速計,心率計以及汽車時速的測量等都屬于這一范疇。又如PWM(電動機調(diào)速系統(tǒng)),由于該系統(tǒng)在工業(yè)控制的調(diào)速系統(tǒng)中得到廣泛地應(yīng)用,同時,又由于該系統(tǒng)由脈寬調(diào)制器和脈沖放大器兩大部分組成,而脈寬調(diào)制器又包括鋸齒波發(fā)生器和電壓比較器,密切地聯(lián)系了電子技術(shù)課程的基本內(nèi)容。這些課題對掌握基礎(chǔ)知識,開闊學(xué)生的視野,增強對專業(yè)課的認(rèn)識,提高學(xué)習(xí)的積極性都能起到較大的作用。

注意選擇和后續(xù)專業(yè)課有關(guān)的課題為對電子技術(shù)課程的進一步提高和為后續(xù)課程打下一定基礎(chǔ),可考慮選擇一些模擬電路和數(shù)字電路綜合性的課題,以使學(xué)生對電子技術(shù)有一個全面的、綜合的認(rèn)識,對后續(xù)專業(yè)課有一定了解,為后面的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。例如《調(diào)速系統(tǒng)的給定積分器》課題。

課程設(shè)計的組織實施

以人為本,因材施教教師只在大思路上作一定的引導(dǎo),對具體方案不做過多干預(yù),只起組織、引導(dǎo)、檢查、把關(guān)和解決一些疑難問題的作用,放手讓學(xué)生大膽實踐,以充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性。我們的改進做法是:在注重結(jié)論正確的同時,強調(diào)整個設(shè)計方案實施的全過程,即使得出的結(jié)論不盡如人意,甚至是錯的,只要學(xué)生能找出其中的原因并提出相應(yīng)的改進措施,仍然可獲得較好的成績;相反,如果結(jié)論是抄襲得來的,即便是正確的,設(shè)計成績也按不及格處理。如電子脈搏計的設(shè)計課題,只給出設(shè)計方案的原理框圖,講明基本原理、總體構(gòu)思和適當(dāng)?shù)脑O(shè)計提要,在設(shè)計任務(wù)書中給出原始數(shù)據(jù)及主要技術(shù)要求,而具體的原理圖及元件的參數(shù),集成電路的選擇,電路的安裝調(diào)試等工作則要求學(xué)生獨立完成,這樣做可培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)和獨立解決問題的能力,學(xué)生的收獲更大。

虛實結(jié)合,重在“真品”(1)采用機輔分析。電子設(shè)計自動化(EDA)技術(shù)是以計算機為工作平臺,對電子電路或系統(tǒng)進行自動分析和設(shè)計的計算機輔助技術(shù),它的應(yīng)用使得電路功能、參數(shù)的分析和設(shè)計都可以脫離具體對象,在構(gòu)筑于計算機平臺上的虛擬環(huán)境中通過仿真處理而自動實現(xiàn)。EDA技術(shù)已成為現(xiàn)代電子工程開發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域的支撐技術(shù),在電子行業(yè),Miltisim、Protel等電子仿真軟件,已成為電子工程設(shè)計的必備工具。學(xué)習(xí)和掌握應(yīng)用計算機對電子電路的分析是目前和今后發(fā)展的必然趨勢,將其應(yīng)用到課程設(shè)計領(lǐng)域也是教學(xué)改革的方向。一是應(yīng)用Miltisim設(shè)計電路仿真。在學(xué)生根據(jù)設(shè)計課題擬定初步方案后,要求他們先在電路仿真與分析軟件Milltisim平臺上對于所設(shè)計的電路進行仿真,觀察電路功能是否滿足設(shè)計要求,分析主要元器件參數(shù)對電路指標(biāo)的影響,初步了解電路靜態(tài)和動態(tài)的工作情況,在Milltisim平臺上調(diào)試電路使之達(dá)到技術(shù)指標(biāo),為電路的實調(diào)做準(zhǔn)備。二是應(yīng)用ProtelForWindows設(shè)計印刷電路板。在Milltisim仿真后,給學(xué)生介紹印刷電路板的自動化設(shè)計軟件ProtelForWindows和設(shè)計印刷電路板的基本工程知識,要求學(xué)生應(yīng)用ProtelForWindows設(shè)計軟件繪制本組設(shè)計的電路原理圖并設(shè)計出印刷電路板圖。通過幾年課程設(shè)計的實踐,對有源濾波器、交流寬帶放大器、數(shù)字溫度計、數(shù)字鐘、交通燈控制器等設(shè)計課題采用MilltisimEDA軟件與虛擬樣機,指導(dǎo)學(xué)生進行電子技術(shù)課程設(shè)計,取得了較好的教學(xué)效果。(2)結(jié)合傳統(tǒng)設(shè)計。近年來,全國各高校都開設(shè)了EDA技術(shù)的教學(xué)和實踐課程。對機電類專業(yè)的學(xué)生而言,電子技術(shù)課程設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完電子技術(shù)理論課程后進行的一次綜合性訓(xùn)練,其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論知識的能力、獨立設(shè)計電子產(chǎn)品的能力和對電子產(chǎn)品實際安裝、調(diào)試的能力。如果學(xué)生沒有從原理圖設(shè)計開始一直做到樣機調(diào)試成功,經(jīng)歷整個電子產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)過程,又如何能提高電子技術(shù)課程設(shè)計的作用?所以要將傳統(tǒng)課程設(shè)計與EDA技術(shù)的訓(xùn)練相結(jié)合,比較電路實測的性能和計算機的仿真結(jié)果,以認(rèn)識計算機仿真在電路設(shè)計中所起的作用,使學(xué)生對EDA技術(shù)的了解不只是停留在軟件系統(tǒng)的操作上,而是對該技術(shù)在電子設(shè)計中所起的作用有一個整體的認(rèn)識,能對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)有所幫助。

形成組合,團結(jié)協(xié)作在組隊方面,采取電子設(shè)計競賽的組織方式,2~3人為一組,要求學(xué)生不僅要共同討論設(shè)計課題和選擇設(shè)計方案,還必須落實自己具體的設(shè)計任務(wù),如計算機輔助分析、硬件電路的制作、調(diào)試、資料的查閱、整理和總結(jié)等,有分工有合作,以培養(yǎng)學(xué)生的團隊精神。

篇2

2.課程設(shè)計理念

以企業(yè)真實項目為依托,從企業(yè)的真實項目中提煉出與本課程相關(guān)的一些項目,如八路搶答器,直流數(shù)字電壓表等項目,以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)為目標(biāo),以企業(yè)實際生產(chǎn)工作過程為主線,企業(yè)參與的多方評價機制。

3.學(xué)生基礎(chǔ)和智能特點分析

本課程的授課對象為電子信息工程技術(shù)專業(yè)的大一學(xué)生,該學(xué)生來源復(fù)雜,有理科生、文科生及對口生,該學(xué)生的特點是基礎(chǔ)和動手能力參差不齊,但有很高的學(xué)習(xí)熱情?;谝陨蠈W(xué)生基本特點,我們采取的措施主要是:在教學(xué)過程中,將學(xué)生分成若干個學(xué)習(xí)小組,每個小組兼有理科生、文科生及對口生,充分發(fā)揮理科生邏輯思維較強,文科生語言表達(dá)清晰,對口生計算機應(yīng)用能力較好的優(yōu)勢。以取長補短,實現(xiàn)優(yōu)勢互補。

4.課程內(nèi)容的選取和教學(xué)組織安排

本課程安排了5個綜合性的實訓(xùn)項目,聲光控制燈電路的制作、八路搶答器電路的制作、電子生日蠟燭電路的制作、流水彩燈電路的制作及直流數(shù)字電壓表的制作。以上5個實訓(xùn)項目在知識目標(biāo)和能力目標(biāo)上都是逐級遞深的,這一點也符合我們的認(rèn)知規(guī)律。教學(xué)組織安排:對于每個實訓(xùn)項目,都包含知識目標(biāo)、能力目標(biāo)以及子任務(wù),在這里,我就不再一一贅述了。

5.教學(xué)模式及教學(xué)方法手段

在教學(xué)實施過程中,綜合采用了多種教學(xué)方法:項目教學(xué)法、演示法、小組討論法、角色扮演法、實踐教學(xué)法及匯報展示法。下面我以項目教學(xué)法為例,具體介紹一下該教學(xué)法在教學(xué)實施過程中的應(yīng)用。本課程安排了5個綜合性的實訓(xùn)項目,每個項目都以企業(yè)真實項目為依托,通過項目教學(xué)法,可以使學(xué)生對知識的理解實現(xiàn)從量的變化到質(zhì)的飛躍,還可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。在教學(xué)過程中,我們根據(jù)內(nèi)容的不同,靈活采用不同的教學(xué)方法,以滿足教學(xué)。教學(xué)手段包括:多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書教學(xué)有機結(jié)合,可以提高師生之間的互動;利用實訓(xùn)室進行實踐教學(xué),提高學(xué)生的動手能力;利用仿真軟件進行教學(xué),提高教學(xué)的直觀性。

6.課程對教學(xué)條件的要求

師資方面:本課程專任教師共5名,均有豐富的信息類行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)一線的工作閱歷,且都具有高級無線電調(diào)試師職業(yè)資格和電子產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)試能力;兼職教師共3名,均有三年以上電子信息類的行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)一線的工作閱歷和熟練的電子產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)試能力,具有教師基本素質(zhì)。實訓(xùn)條件方面:我們有數(shù)字電子技術(shù)實訓(xùn)室,可供學(xué)生進行電路搭建,還有EDA實訓(xùn)室,學(xué)生可以進行電路仿真,電子工藝實訓(xùn)室可以給學(xué)生提供電路焊接及調(diào)試的場所;校外實訓(xùn)基地有河北先控電源設(shè)備有限公司、河北鼎尚電子設(shè)備有限公司、河北方圓測控有限公司以及京華電子實業(yè)有限公司,為學(xué)生提供了崗位認(rèn)知及頂剛實習(xí)的校外場所。學(xué)習(xí)資源方面:我們選用的教材為高職高專教材,是由本課程專任教師與企業(yè)合作開發(fā)的校企合作課程,另外還提供了三本參考教材,給教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供了很好的輔助作用,網(wǎng)絡(luò)資源方面,首先包括《數(shù)字電子產(chǎn)品設(shè)計與制作》精品課建設(shè),已經(jīng)通過了學(xué)院的遴選,現(xiàn)在正在建設(shè)期,目前可提供的資料有課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計劃、項目評分標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)課件、習(xí)題及參考答案及數(shù)字集成電路資料等。

二、教學(xué)單元設(shè)計

下面我以項目二“八路搶答器電路的制作”這一項目為例,介紹一下教學(xué)單元設(shè)計。知識目標(biāo):

1.能了解數(shù)制與數(shù)碼的種類及運算;

2.能對較復(fù)雜的組合邏輯電路進行分析;

3.會用門電路進行電路設(shè)計,實現(xiàn)相應(yīng)的邏輯功能;

4.了解常用的組合邏輯電路的功能;

5.能分析8路搶答器電路的工作原理。能力目標(biāo):

1.按要求用常用的集成門電路實現(xiàn)較復(fù)雜的邏輯功能;

2.能對常用組合邏輯集成電路進行測試;

3.用組合邏輯集成電路設(shè)計制作8路搶答器。子任務(wù):

1.用門電路制作簡單邏輯電路;

2.編碼器的邏輯功能測試;

3.譯碼器的邏輯功能的測試;

4.八路搶答器的制作與調(diào)試。教學(xué)組織實施過程包括五個環(huán)節(jié):資訊、計劃、準(zhǔn)備、實施及評價環(huán)節(jié)。在資訊環(huán)節(jié),首先明確學(xué)習(xí)目標(biāo)要求,教師對項目所能實現(xiàn)的功能進行演示,學(xué)生通過觀摩學(xué)習(xí),閱讀并分析參考資料、工藝文件等相關(guān)資料,討論其功能,激發(fā)興趣,明確項目任務(wù),用時1課時。在資訊環(huán)節(jié)主要采用了演示教學(xué)法。在計劃環(huán)節(jié),班組長先組織小組討論,然后交流對工作任務(wù)的認(rèn)識及相關(guān)知識的分析,將工作任務(wù)進行分解,初步制訂工作計劃,用時1課時。在計劃環(huán)節(jié)主要采用了小組討論教學(xué)法。在準(zhǔn)備環(huán)節(jié),主要是知識的準(zhǔn)備:采用講授法、演示法、分組討論等教學(xué)方法,使得學(xué)生獲得相關(guān)知識,用時4課時。在實施環(huán)節(jié),首先對電路進行設(shè)計,利用仿真軟件對電路進行仿真調(diào)試,觀察和測量電路的性能指標(biāo),并調(diào)整部分元器件參數(shù),從而達(dá)到各項指標(biāo)的要求,用時4課時。然后是材料、工具準(zhǔn)備:工具人手一套,芯片等元器件利用課余時間分組去市場購買。接著進行搭建電路、焊接、調(diào)試、檢查,用時10課時。在評價環(huán)節(jié),主要包括四方面的評價:

1.項目積分50%

芯片的使用和檢測;電路制作;匯報演講。

2.課堂表現(xiàn)10%

課堂紀(jì)律;學(xué)習(xí)態(tài)度10%。

3.能力表現(xiàn)10%

動手實踐;電路分析及調(diào)試。

4.企業(yè)評價30%

篇3

關(guān)鍵詞: 電子技術(shù)課程設(shè)計 教學(xué)設(shè)計 教學(xué)過程

電子技術(shù)課程設(shè)計是在電子技術(shù)實驗的基礎(chǔ)上進行的綜合性的實驗訓(xùn)練,是電子技術(shù)課程的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),是對電子類和其他相近專業(yè)學(xué)生進行綜合能力培養(yǎng)的實踐課程,對于全面、系統(tǒng)、深入地理解與掌握電子系統(tǒng)的知識、設(shè)計方法具有重要的教學(xué)意義。

1.電子技術(shù)課程設(shè)計的重點與要求

本課程的重點是電路設(shè)計,內(nèi)容側(cè)重綜合應(yīng)用所學(xué)知識,設(shè)計制作較為復(fù)雜的功能電路或小型電子系統(tǒng)。一般給出實驗任務(wù)和設(shè)計要求,通過電路方案設(shè)計、電路設(shè)計、電路安裝調(diào)試和指標(biāo)測試、撰寫實驗報告等過程,培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力,提高電路設(shè)計水平和實驗技能。在實踐中著重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計的綜合分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐的能力。

電子技術(shù)課程設(shè)計一般要求學(xué)生根據(jù)題目要求,通過查閱資料、調(diào)查研究等,獨立完成方案設(shè)計、元器件選擇、電路設(shè)計、仿真分析、電路的安裝調(diào)試及指標(biāo)測試,并獨立寫出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、文理通順的實驗報告?/p>

具體地說,學(xué)生通過課程設(shè)計教學(xué)實踐,應(yīng)達(dá)到以下基本要求:建立電子系統(tǒng)的概念,綜合運用電子技術(shù)課程中所學(xué)習(xí)到的理論知識完成一個電子系統(tǒng)的設(shè)計;掌握電子系統(tǒng)設(shè)計的基本方法,了解電子系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù);進一步熟悉常用電子器件的類型和特性,掌握合理選用器件的原則;掌握查閱有關(guān)資料和使用器件手冊的基本方法;掌握用電子設(shè)計自動化軟件設(shè)計與仿真電路系統(tǒng)的基本方法;進一步熟悉電子儀器的正確使用方法;學(xué)會撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告;培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

2.電子技術(shù)課程設(shè)計的教學(xué)過程

電子技術(shù)課程設(shè)計是在教師指導(dǎo)下,學(xué)生獨立完成課題,達(dá)到對學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的綜合性訓(xùn)練,要求本課程設(shè)計涵蓋模擬電路知識和數(shù)字電路知識,因此課程設(shè)計的選題要求包含數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)。

教學(xué)環(huán)節(jié)可以分為以下四個部分。

2.1課堂講授。

課程設(shè)計開始前,需要確定指導(dǎo)老師。由指導(dǎo)老師通過兩學(xué)時的教學(xué),明確課程設(shè)計的要求,主要內(nèi)容包括課程介紹、教學(xué)安排、成績評定方法等。

在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中,指導(dǎo)老師介紹課題的基本情況與要求,要求學(xué)生從多個課題中選擇一個。

2.2設(shè)計與調(diào)試環(huán)節(jié)。

2.2.1前期準(zhǔn)備、方案及電路設(shè)計。

前期準(zhǔn)備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設(shè)計、電路仿真等。在確定方案時要求學(xué)生認(rèn)真閱讀教材,根據(jù)技術(shù)指標(biāo),進行方案分析、論證和計算,獨立完成設(shè)計。設(shè)計工作內(nèi)容如下:題目分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、具體電路設(shè)計。

學(xué)生根據(jù)所選課題的任務(wù)、要求和條件進行總體方案的設(shè)計,通過論證與選擇,確定總體方案。此后是對方案中單元電路進行選擇和設(shè)計計算,稱為預(yù)設(shè)計階段,包括元器件的選用和電路參數(shù)的計算。最后畫出總體電路圖(原理圖和布線圖),此階段約占課程設(shè)計總學(xué)時的30%。

2.2.2在實驗室進行電路安裝、調(diào)試,指標(biāo)測試等。

在安裝與調(diào)試這個階段,要求學(xué)生運用所學(xué)的知識進行安裝和調(diào)試,達(dá)到任務(wù)書的各項技術(shù)指標(biāo)。

預(yù)設(shè)計經(jīng)指導(dǎo)教師審查通過后,學(xué)生即可購買所需元器件等材料,并在實驗箱上或試驗板上組裝電路。運用測試儀表調(diào)試電路、排除電路故障、調(diào)整元器件、修改電路(并制作相應(yīng)電路板),使之達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求。此階段往往是課程設(shè)計的重點與難點,所需時間約占總學(xué)時的50%。

2.3撰寫總結(jié)報告,總結(jié)交流與討論。

撰寫課程設(shè)計的總結(jié)報告是對學(xué)生寫科學(xué)論文和科研總結(jié)報告能力的訓(xùn)練。學(xué)生寫報告,不僅要對設(shè)計、組裝、調(diào)試的內(nèi)容進行全面總結(jié),而且要把實踐內(nèi)容上升到理論高度??偨Y(jié)報告應(yīng)包括以下方面:系統(tǒng)任務(wù)與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。除此之外,還應(yīng)對以下幾部分進行說明:設(shè)計進程記錄,設(shè)計方案說明、比較,實際電路圖,功能與指標(biāo)測試結(jié)果,存在的問題及改進意見,等等。

總結(jié)報告具體內(nèi)容如下:課題名稱、內(nèi)容摘要、設(shè)計內(nèi)容及要求、比較和選擇設(shè)計的系統(tǒng)方案、畫出系統(tǒng)框圖、單元電路設(shè)計、參數(shù)計算和器件選擇。畫出完整的電路圖,并說明電路的工作原理。組裝調(diào)試的內(nèi)容,包括使用的主要儀器和儀表;調(diào)試電路的方法和技巧;測試的數(shù)據(jù)和波形并與計算結(jié)果比較分析;調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法??偨Y(jié)設(shè)計電路的特點和方案的優(yōu)缺點,指出課題的核心及實用價值,列出系統(tǒng)需要的元器件清單,列出參考文獻(xiàn),收獲、體會,并對本次設(shè)計提出建議。

2.4成績評定。

課程的實踐性不僅體現(xiàn)實際操作能力,而且體現(xiàn)獨立完成設(shè)計和分析的能力。因此,課程設(shè)計的考核分為以下部分:設(shè)計方案的正確性與合理性。設(shè)計成品:觀察實驗現(xiàn)象,是否達(dá)到技術(shù)要求。(安裝工藝水平、調(diào)試中分析解決問題的能力)實驗報告:實驗報告應(yīng)具有設(shè)計題目、技術(shù)指標(biāo)、實現(xiàn)方案、測試數(shù)據(jù)、出現(xiàn)的問題與解決方法、收獲體會等。課程設(shè)計答辯:考查學(xué)生實際掌握的能力和表達(dá)能力,設(shè)計過程中的學(xué)習(xí)態(tài)度、工作作風(fēng)和科學(xué)精神及創(chuàng)新精神,等等。

3.電子技術(shù)課程設(shè)計的步驟

在“電子技術(shù)基礎(chǔ)”理論課程教學(xué)中,通常只介紹單元電路的設(shè)計。然而,一個實用的電子電路通常是由若干個單元電路組成的。通常將規(guī)模較小、功能單一的電子電路稱為單元電路。因此,一個電子系統(tǒng)的設(shè)計不僅包括單元電路的設(shè)計,還包括總體電路的系統(tǒng)設(shè)計(總體電路由哪些單元電路構(gòu)成,以及單元電路之間如何連接,等等)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,各種通用和專用的模擬和數(shù)字集成電路大量涌現(xiàn),電子系統(tǒng)的設(shè)計除了單元電路的設(shè)計外,還包括集成電路的合理選用。電子電路的系統(tǒng)設(shè)計越來越重要,不過從教學(xué)訓(xùn)練角度出發(fā),課程設(shè)計仍應(yīng)保留一定的單元電路內(nèi)容。

電子系統(tǒng)分為模擬型、數(shù)字型及兩者兼而有之的混合型三種。

雖然模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計的方法有所不同(尤其單元電路的設(shè)計),但總體電路的設(shè)計步驟是基本相同的。

電子電路的一般設(shè)計方法與步驟包括:總體方案的設(shè)計與方案論證、單元電路的設(shè)計、單元電路間的連接方法、繪制總體電路草圖、關(guān)鍵電路試驗、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。

4.電子技術(shù)課程設(shè)計的效果

學(xué)生經(jīng)過這樣系統(tǒng)訓(xùn)練后,各方面技能都通過考核,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下了扎實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

[1]高吉祥,易凡,丁文霞等.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計(第二版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.

[2]楊志忠,華沙,康廣荃.電子技術(shù)課程設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008.

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西方發(fā)達(dá)國家從中小學(xué)教育開始就注重培養(yǎng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和動手能力。在美國,家庭常備有用做實驗室的房間,父母從小就注重培養(yǎng)孩子的實踐能力和興趣愛好,在這方面有投資預(yù)算,給孩子們一個認(rèn)識自我、發(fā)現(xiàn)自己興趣所在的平臺。在英國,課堂的教學(xué)內(nèi)容經(jīng)常延伸到教室外,比如上植物學(xué)課程就帶領(lǐng)學(xué)生們?nèi)ビ^察各種植物;上歷史課,就幾個學(xué)生組成一個組演繹歷史劇情,每次課的內(nèi)容是充滿實踐的,學(xué)生們也并不感到疲憊,教師在必要的講解后主要是學(xué)生在完成實驗或者項目,讓學(xué)生用所學(xué)知識解決實際問題,在用中學(xué)習(xí)。這些先進的教學(xué)理念值得中國教育工作者們借鑒。

二、基于專題作業(yè)和課程設(shè)計的實踐性教學(xué)

在模電課程中,除了布置與理論教學(xué)同步的習(xí)題作業(yè)外,根據(jù)教學(xué)進度擬定若干專題作業(yè)和課程設(shè)計題目,專題作業(yè)和課程設(shè)計與理論教學(xué)同步,并注意這兩方面在教學(xué)進度上的配合。本文以2013學(xué)年模電課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計為例,介紹該實踐教學(xué)方法的基本內(nèi)容和教學(xué)體會。

1.電路仿真專題作業(yè)模電課程的第一次課用1學(xué)時左右介紹電子電路仿真軟件的使用。目前很多電路仿真軟件提供了大量虛擬儀器,有一般實驗室配備的電壓表、電流表、萬用表、雙通道示波器、信號源等,此外還提供一些虛擬儀器,如波特儀等,學(xué)生在使用該軟件的同時也對電子測量儀器有了全面的了解,擴展了知識面。教師可以現(xiàn)場演示,完成一個簡單電路的原理圖繪制、仿真和結(jié)果輸出。模電課程有較多結(jié)論可由仿真實驗驗證,如放大電路靜態(tài)工作點、輸入電阻、輸出電阻、電壓增益等。在課程前期,講解了二極管應(yīng)用電路之后,布置一個電路仿真專題作業(yè),將書內(nèi)的內(nèi)容用軟件進行驗證。要求學(xué)生上交電路原理圖,以及電路仿真輸出和結(jié)果分析。經(jīng)過這個專題作業(yè)的訓(xùn)練,學(xué)生們基本掌握了仿真軟件的使用,并可以用于之后的課程學(xué)習(xí)中。

2.單元電路分析與設(shè)計在期中階段,學(xué)生已經(jīng)掌握了多級放大電路、功率放大電路等理論知識,但書本知識限于篇幅,主要講解直流分析、交流分析及各種參數(shù),以分析為主,這時布置一個單元電路分析與設(shè)計的課程設(shè)計題目,如設(shè)計一個多級電壓放大器,滿足電壓增益、輸入阻抗、最大輸出電壓、截止頻率等指標(biāo),要求學(xué)生提交設(shè)計報告。學(xué)生們先進行電腦仿真設(shè)計,然后在模電實驗箱上搭建電路,確定無誤后選擇電子元器件和萬用電路板,然后進行調(diào)試和修改,撰寫設(shè)計報告。這個課程設(shè)計可由幾名學(xué)生組成小組合作完成,在相互交流中得到知識理解和動手能力的提升。

3.功能電路設(shè)計及制作在模電課程的后半期,布置一個綜合性的功能電路設(shè)計與制作題目,包含模電課程的重要知識點(放大器、濾波器、信號發(fā)生和處理電路、穩(wěn)壓電源),給出一些題目供學(xué)生選擇,如變調(diào)門鈴、直流穩(wěn)壓電源、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字萬用電表、音樂彩燈“模擬電子技術(shù)”課程實踐性教學(xué)改革探索控制器,要求學(xué)生組成項目團隊,將該設(shè)計與制作作為一個項目進行。該項目完成后,安排時間讓各位同學(xué)以小組為單位上臺展示自己的設(shè)計和實物作品,總結(jié)在設(shè)計制作過程中遇到的問題以及解決辦法,鼓勵同學(xué)對演講的同學(xué)進行提問,教師負(fù)責(zé)掌控課堂秩序和提出問題,把學(xué)生解決問題的思路和方法進行歸納總結(jié),把敘述不充分的部分從理論的高度進行闡述完整。在這個課程設(shè)計中,學(xué)生完成了電路仿真設(shè)計、制作、撰寫報告、答辯等一系列內(nèi)容。

三、需要注意的問題

1.學(xué)時安排問題在總學(xué)時不變的情況下,增加實踐性教學(xué)內(nèi)容必然會占用理論教學(xué)學(xué)時,如果處理不好會顧此失彼。在理論教學(xué)中,應(yīng)以理論夠用為度。對于一門課程,總是可以分出主干部分和細(xì)枝末節(jié)部分。對主干部分應(yīng)詳細(xì)講解,對枝節(jié)部分則引導(dǎo)學(xué)生自學(xué),在實踐中鞏固理論,用理論指導(dǎo)實踐,使學(xué)生掌握理論知識的同時,提高實踐能力和創(chuàng)新能力。

2.傳統(tǒng)教學(xué)手段與多媒體設(shè)備的合理運用對于理論難度大而需要詳細(xì)講解的部分,應(yīng)采用傳統(tǒng)的板書方式,教師和學(xué)生一起努力,完成數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)、難點的理解,使學(xué)生聽后印象深刻,思維節(jié)奏也容易跟上老師的節(jié)奏;而對于難度較小的內(nèi)容,可以充分利用多媒體課件講授,使用課件可以使講課內(nèi)容形象生動,并且可以提高授課的效率。傳統(tǒng)教學(xué)手段與多媒體課件各有所長,二者合理搭配可以解決教學(xué)信息量大、課時有限的矛盾,并可以收到良好的教學(xué)效果。

3.專題作業(yè)和課程設(shè)計的選題由于教學(xué)時間有限,在專題作業(yè)和課程設(shè)計的選題方面應(yīng)緊貼理論教學(xué)內(nèi)容,注意控制題目的難度。由于學(xué)生處于大二階段,學(xué)生的專業(yè)知識較少,選題除了要緊密結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容外,還要注意趣味性,難度以學(xué)生們適當(dāng)擴展知識就可以實現(xiàn)為度。否則不僅難以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性,反而會起到相反的作用。

四、總結(jié)

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[關(guān)鍵詞]課程內(nèi)容 教學(xué)方法 理實一體化 教學(xué)模式

[作者簡介]高銳(1975- ),女,吉林長春人,長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程技術(shù)分院,副教授,研究方向為電子電路自動化設(shè)計;高芳(1972- ),女,吉林長春人,長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程技術(shù)分院,副教授,研究方向為電子技術(shù)應(yīng)用;呂國策(1984- ),男,吉林長春人,長春職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程技術(shù)分院,助理講師,研究方向為電子電路自動化設(shè)計。(吉林 長春 130033)

[中圖分類號]G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1004-3985(2014)06-0129-02

“電子CAD”課程是我院應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程,原有的課程內(nèi)容偏向于工具軟件操作和電路板設(shè)計。學(xué)生只學(xué)會了工具軟件操作,而沒有掌握實際電路板設(shè)計和制作工藝,從而只能停留在電路板理論設(shè)計層面,與企業(yè)就業(yè)崗位需求有較大差距。為了改變這種現(xiàn)狀并提高學(xué)生的專業(yè)技能,本文在原有課程內(nèi)容中融入了與電路板設(shè)計相關(guān)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)和電路板制作工藝,構(gòu)建了體現(xiàn)具體課程特點的高職“電子CAD”課程內(nèi)容,并創(chuàng)新了“理實一體化”教學(xué)模式的內(nèi)容與構(gòu)成。同時,積累了一些課程設(shè)計與開發(fā)的實踐經(jīng)驗和研究成果,擴展了學(xué)生就業(yè)領(lǐng)域。

一、課程設(shè)計思路

“電子CAD”課程是高職院校電類專業(yè)的專業(yè)核心課程,也是一門電路板設(shè)計制作與計算機技術(shù)綜合應(yīng)用的理實一體化課程,課程內(nèi)容涵蓋了電子產(chǎn)品工藝、電子技術(shù)和電子產(chǎn)品設(shè)計等幾個學(xué)科的一些知識。筆者根據(jù)職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)和課程地位確定課程內(nèi)容,將傳統(tǒng)教學(xué)方法和手段與行動導(dǎo)向的教學(xué)方法和手段的結(jié)合使用,通過完成基于工作過程的實際電路板設(shè)計項目,逐步使學(xué)生具備進行現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計必備的專業(yè)技能和從事本專業(yè)職業(yè)崗位中的電子產(chǎn)品輔助設(shè)計工作所必需的專業(yè)核心能力,為學(xué)生的綜合性實踐課程提供基本能力支撐,進而提高學(xué)生能力,并構(gòu)建基于工作過程的與具體課程特點相結(jié)合的“理實一體化”教學(xué)模式。

二、構(gòu)建課程內(nèi)容

1.根據(jù)職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)和課程地位確定課程內(nèi)容。電路板設(shè)計與制作是現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計必備的專業(yè)技能,對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)起著重要的支撐作用。為了使課程內(nèi)容既符合企業(yè)需求從而體現(xiàn)職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn),又能夠體現(xiàn)對本專業(yè)相關(guān)課程的支撐作用,筆者在深入的企業(yè)調(diào)研和本專業(yè)課程體系分析的基礎(chǔ)上,確定了四部分課程內(nèi)容,即工具軟件操作、電路板設(shè)計、電子元件布局布線工藝應(yīng)用、電路板制作。該內(nèi)容是在原有的電路原理圖繪制與仿真操作、電路原理圖信號完整性分析操作、電路板設(shè)計操作內(nèi)容的基礎(chǔ)上,增加了單層和雙層電路板制作、原理圖與電路板修改、信號完整性分析、電子產(chǎn)品工藝應(yīng)用等內(nèi)容與技能點,更側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實際情況修改電路板的專業(yè)技能和制作電路板的專業(yè)擴展能力。重新選擇的課程內(nèi)容,使課程培養(yǎng)目標(biāo)實現(xiàn)了從軟件操作技能的訓(xùn)練過渡到電路板設(shè)計和制作能力的技能培養(yǎng),使學(xué)生具備電路板設(shè)計與制作的專業(yè)能力和從事本專業(yè)工作所需的方法能力與社會能力。

2.以真實電子產(chǎn)品為載體確定教學(xué)項目。筆者通過著重深入地分析電路板設(shè)計與制作所需專業(yè)技能的層次關(guān)系,選擇了三個既能夠涵蓋課程內(nèi)容又能體現(xiàn)實際電路板設(shè)計與制作工藝要求的真實電子產(chǎn)品為教學(xué)項目載體,即功率放大器電路板設(shè)計與制作、數(shù)字鐘電路板設(shè)計與制作、數(shù)控直流穩(wěn)壓電源電路板設(shè)計與制作。其中,前兩個項目分別是模擬電子產(chǎn)品和數(shù)字電子產(chǎn)品,第三個項目是模數(shù)混合電路的電子產(chǎn)品。在功率放大器電路板設(shè)計項目中,實現(xiàn)的是簡單原理圖設(shè)計、單層板設(shè)計與制作、常用模擬元件和工藝應(yīng)用;在數(shù)字鐘電路板設(shè)計與制作項目中,實現(xiàn)的是層次原理圖設(shè)計、雙層板設(shè)計與制作、常用數(shù)字元件和工藝應(yīng)用;在數(shù)字直流穩(wěn)壓電源電路板設(shè)計與制作項目中,實現(xiàn)的是復(fù)雜原理圖設(shè)計、較復(fù)雜雙層板設(shè)計與制作、模擬和數(shù)字元件與工藝的綜合應(yīng)用。

這樣進行載體選擇和教學(xué)項目設(shè)計,將課程內(nèi)容按照簡單設(shè)計應(yīng)用簡單工藝簡單制作復(fù)雜設(shè)計應(yīng)用復(fù)雜工藝復(fù)雜制作的順序進行了組織序化,實現(xiàn)了電路板設(shè)計與制作的從簡單到復(fù)雜、工藝從到核心的完整工作過程。如此,既使學(xué)生掌握了電路板設(shè)計與制作的關(guān)鍵技能,又使學(xué)生在將電路板設(shè)計文件轉(zhuǎn)化為實物時遇到的問題能及時反饋回電路板設(shè)計階段,從而改善了學(xué)生的學(xué)習(xí)方法并提高了主動學(xué)習(xí)的熱情。例如,學(xué)生在制作電路板過程中發(fā)現(xiàn),如果在電路板設(shè)計文件中的絲印層上的字符覆蓋到了焊盤,則在制作絲印層時這些字符就會被去掉,影響了整個電路板的焊接和整體效果;又如,在制作完成的電路板的線寬不合適,會直接影響電子產(chǎn)品的質(zhì)量等。學(xué)生會根據(jù)出現(xiàn)的實際情況,重新修改電路板設(shè)計文件,真正制作出符合用戶需求的電路板。

三、構(gòu)建課程教學(xué)模式

為了能夠體現(xiàn)電路板設(shè)計與制作的實際工作過程,我們將教學(xué)模式由過去的“講授+驗證”模式發(fā)展為現(xiàn)在的“理實一體化”課程教學(xué)模式,其內(nèi)容主要包括以下五方面。

1.邊學(xué)邊做邊實踐的課堂活動模式。在課堂教學(xué)活動中,學(xué)生先跟著教師進行操作練習(xí),完成教師預(yù)先布置學(xué)習(xí)任務(wù),接著再制作自己設(shè)計的電路板。在制作過程中,學(xué)生會發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計中存在的問題,再通過解決設(shè)計中的問題,學(xué)習(xí)修改電路板設(shè)計的操作方法、設(shè)計工藝和技巧。最后,在完成一個項目后再通過逐步復(fù)雜的練習(xí)任務(wù)來進一步鞏固知識和提高技能。這樣邊做邊學(xué)的課堂活動,使學(xué)生既掌握了專業(yè)知識與技能,又鍛煉了學(xué)生解決實際問題的能力。

2.互助合作的學(xué)生活動模式。在課堂活動中,將學(xué)生分成任務(wù)小組,小組成員共同完成工作任務(wù),分工各有側(cè)重。每個組內(nèi)成員在完成任務(wù)過程中,互相幫助,共同解決問題,培養(yǎng)了學(xué)生的集體榮譽感和互助合作精神。

3.體現(xiàn)企業(yè)真實環(huán)境的實踐教學(xué)模式。與本課程配套的電子產(chǎn)品工藝實訓(xùn)室的場地布置貼近企業(yè)真實的生產(chǎn)廠景,分為電路板設(shè)計區(qū)和生產(chǎn)區(qū);按照企業(yè)生產(chǎn)工藝過程布置電路板制作設(shè)備,使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時也受到了企業(yè)文化的熏陶。

4.構(gòu)建任務(wù)分層驅(qū)動與多樣考核方法結(jié)合的課程評價方法。在新的教學(xué)模式下,學(xué)生在“練”的過程中遇到問題、提出質(zhì)疑、尋求支持、相互幫助與總結(jié)規(guī)律。不同的學(xué)生,在練習(xí)中遇到的問題可能不一樣,學(xué)習(xí)的進度也會不一樣。所以課堂教學(xué)中學(xué)生的“學(xué)”就像萬馬奔騰,學(xué)習(xí)內(nèi)容在不斷地自覺地進行著任務(wù)分層,由于練習(xí)題多,任務(wù)分層得到了自然驅(qū)動。任務(wù)分層是通過學(xué)生自選考試題目來自覺實現(xiàn)的,對不同的題目有相應(yīng)不同的選題難度,最終得分是將學(xué)生選擇的題目實際得分與題目難度按比例計算所得。這種評價方法將結(jié)果評價與過程評價相結(jié)合,實現(xiàn)從知識、技能到行為、習(xí)慣、情感和價值觀的綜合評價,并且充分考慮到學(xué)生考試心理、自我認(rèn)知能力。

5.綜合運用傳統(tǒng)教學(xué)法和行為引導(dǎo)型教學(xué)法。在新的教學(xué)模式下,教學(xué)過程與真實電子產(chǎn)品輔助設(shè)計崗位的工作過程相一致,每一個項目都以工作過程導(dǎo)向為原則組織教學(xué),分為項目描述、項目分析、項目實施、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、項目檢查與評價和項目練習(xí)六個不同的學(xué)習(xí)階段。在完成項目的不同階段,可以分別采用不同的教學(xué)方法。在項目操作中需要注意的問題和重難點問題的解決,通常使用傳統(tǒng)的講授法、演示法等教學(xué)方法。例如,在數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的電路板設(shè)計教學(xué)中,由原理圖向電路板導(dǎo)入過程中最常見的錯誤,如果只是一筆帶過,學(xué)生在以后的操作中還容易犯同樣或近似的錯誤,而且修改仍然存在困難。因此,筆者采用講授和演示法,將每組學(xué)生在實際操作遇到的問題進行總結(jié)分類并講解,能夠使學(xué)生從總體上把握常見的錯誤位置并學(xué)會修改。

項目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動、引導(dǎo)文教學(xué)法等行動導(dǎo)向教學(xué)方法則常應(yīng)用于整個項目的教學(xué)過程,引領(lǐng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)。又如,項目二數(shù)字鐘電路板設(shè)計與制作的教學(xué)中,采用任務(wù)驅(qū)動和引導(dǎo)文教學(xué)法引領(lǐng)學(xué)生完成項目設(shè)計與操作,學(xué)生根據(jù)項目任務(wù)單和引導(dǎo)文來主動完成項目操作,充分發(fā)揮老師主導(dǎo)作用、學(xué)生主體作用。

四、課程設(shè)計中的反思

1.課程內(nèi)容需要根據(jù)企業(yè)需求進行定期調(diào)整。隨著電路板設(shè)計工具軟件的不斷更新、新型電子元件的出現(xiàn)、電路板工藝的提高,定期對課程內(nèi)容進行調(diào)整,使課程內(nèi)容始終體現(xiàn)企業(yè)需求。

2.提高授課教師的綜合專業(yè)水平。在實際授課過程中發(fā)現(xiàn),授課教師不僅應(yīng)該能夠掌握電路板設(shè)計與制作的專業(yè)技能,還應(yīng)該具備一些應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)其他核心課程的專業(yè)知識,這樣會為專業(yè)人才培養(yǎng)提供更強有力的支撐,為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程打牢根基。

[參考文獻(xiàn)]

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電子技術(shù)的發(fā)展,推動各行各業(yè)的發(fā)展,應(yīng)用廣泛———廣播通信、網(wǎng)絡(luò)、航空航天、工業(yè)、交通、醫(yī)學(xué)、消費類電子領(lǐng)域都離不開電子技術(shù)。眾所周知的北京2008年奧運會的水立方建筑運用50萬顆LED燈構(gòu)成世界上最大的半導(dǎo)體照明工程。學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)是適應(yīng)時展之必須。高職教育不同于普通高等教育,它的專業(yè)設(shè)置和課程設(shè)置指導(dǎo)思想都是以服務(wù)為宗旨,以就業(yè)為導(dǎo)向。針對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的要求,我們進行了廣泛的市場調(diào)研,重點調(diào)研了長三角地區(qū)高職畢業(yè)生的主要就業(yè)崗位,需要具備的職業(yè)能力及從業(yè)資格證書等問題,應(yīng)用電子專業(yè)的就業(yè)崗位主要有:電子產(chǎn)品維修工,電子產(chǎn)品裝配工,電子產(chǎn)品調(diào)試員,電子產(chǎn)品工藝員。通過崗位的典型工作任務(wù),職業(yè)能力分析,歸納出職業(yè)行動領(lǐng)域,然后根據(jù)我系的實際教學(xué)條件,實訓(xùn)條件,將職業(yè)行動領(lǐng)域轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)領(lǐng)域,構(gòu)建了《電路與模擬電子技術(shù)》這門課程。同時,我們制定了課程標(biāo)準(zhǔn)。

2電路與模擬電子技術(shù)課程目標(biāo)

本課程的總體目標(biāo)是:通過對電路原理、常用電子元器件、模擬電路及其系統(tǒng)的分析和設(shè)計的學(xué)習(xí),使學(xué)生獲得電路與模擬電子技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論和基本技能,為深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)及其在專業(yè)中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。其中包括:(1)知識目標(biāo):掌握電路基本概念、基本分析和計算方法;會計算電路主要參數(shù);掌握電路波形圖畫法、建立電路模型的方法;會判斷器件類型、電路工作狀態(tài);(2)能力目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生正確使用常用儀表的能力;培養(yǎng)學(xué)生正確選擇元器件的能力;培養(yǎng)學(xué)生檢索與閱讀各種電子手冊及資料的能力;培養(yǎng)學(xué)生識讀與分析電路的能力;培養(yǎng)學(xué)生安裝和焊接電路的能力;培養(yǎng)學(xué)生電路測試方案的設(shè)計能力和對測試數(shù)據(jù)的分析能力;培養(yǎng)學(xué)生排除電路故障的能力;培養(yǎng)學(xué)生進行簡單電路設(shè)計的能力;(3)情感目標(biāo):通過趣味案例激發(fā)學(xué)生好奇心和學(xué)習(xí)興趣;通過學(xué)習(xí)情境挖掘?qū)W生的求知欲和創(chuàng)造欲,樹立學(xué)生自信心。

3電路與模擬電子技術(shù)課程設(shè)計

本門課程設(shè)計的理念是:以學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)為最根本的出發(fā)點,理論學(xué)習(xí)以必須,夠用為度,同時進行課證融合。在課程的教學(xué)過程中采用多種教學(xué)方法和手段:傳統(tǒng)的教學(xué)法、直觀教學(xué)法、探究法、啟發(fā)式教學(xué)和多媒體教學(xué)手段。

4電路與模擬電子技術(shù)課程實施

在課程的實施過程中教師首先進行了學(xué)情分析:高職院校的學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)普遍較差,學(xué)習(xí)能力欠缺,急于求成,缺乏持久性。雖然學(xué)生對電類專業(yè)課入門的學(xué)習(xí)具有一定的興趣,但這種興趣不夠穩(wěn)定,需要教師創(chuàng)設(shè)適度的情境,適時地激發(fā)。所以在教學(xué)過程中,教師要力求做到將深奧的知識淺顯化,抽象的知識形象化。課程的重點難點是半導(dǎo)體器件,放大電路,負(fù)反饋。教師對重點、難點的處理方法有:(1)傳統(tǒng)的講解法;(2)直觀式教學(xué);(3)配合flas演示;(4)通過萬用表測試加深理解;(5)創(chuàng)建學(xué)習(xí)情境。例如:在半導(dǎo)體器件的講解部分,可采用直觀式的教學(xué)法,帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識各種不同的二極管,三極管。對于三極管的講解,配合萬用表測試加深理解。下面以一次課實驗課———三極管電流放大特性為例,來說明課堂的教學(xué)組織。三極管的電流放大特性這節(jié)內(nèi)容是深入模擬電子技術(shù)部分的第一道難關(guān)。學(xué)生只有深入到心里層面去理解了這節(jié)內(nèi)容,才可以舉一反三去理解后續(xù)學(xué)習(xí)的電子元器件。教師采用基于工作過程“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)設(shè)計,把啟發(fā)式教學(xué)貫穿整個教學(xué)過程,通過探究實驗操作和多媒體仿真,把抽象的理論知識難度降低,達(dá)到突破難點,幫助學(xué)生化難為易,讓學(xué)生輕松愉快充滿信心地完成學(xué)習(xí)。

5考核方案

課程的考核方案根據(jù)學(xué)院教務(wù)處的要求,期中成績占30%,平時成績占30%,期末成績占40%。平時成績包括:課堂考核,課后作業(yè),單元測驗。在學(xué)期結(jié)束前另有為期一周的教學(xué)實習(xí),教師根據(jù)維修電工的考試內(nèi)容結(jié)合實際情況申報,并由系部統(tǒng)一采購實習(xí)耗材。實習(xí)的考核分為:優(yōu)———電路功能完全實現(xiàn),性能優(yōu)良,工藝精美。良———電路功能基本實現(xiàn),性能優(yōu)良。中———電路功能基本實現(xiàn),性能不夠穩(wěn)定。及格———在教師輔助制作下,電路功能基本實現(xiàn)。不及格———電路功能未實現(xiàn)且學(xué)習(xí)態(tài)度有問題。

6教學(xué)評價

課程的教學(xué)評價包括:校內(nèi)督導(dǎo)評價,同行專家評價,教師自我評價,學(xué)生評價。

7課程特色及展望

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1.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計的傳統(tǒng)教學(xué)模式

我校以往電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是由2名指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)一個班級,時間為2周,主要是講解一些基礎(chǔ)知識、焊接和調(diào)試技巧。課程設(shè)計的具體題目是由知道教師具體給定,一個班級共基本上給定1~2個題目,結(jié)果造成了設(shè)計方案雷同想象,無法充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)新性,不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識。另外,受硬件條件的限制,有些課程設(shè)計題目全部利用仿真軟件完成,學(xué)生的工程實踐能力不能得到充分的鍛煉,更不用說創(chuàng)新了。

2.基于CDIO理念的電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計教學(xué)改革的措施

“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是我國高等工程教育的重大教學(xué)改革項目,旨在培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才。為此,我院進行相應(yīng)的改革,把CDIO工程教育思想融入到電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計中。以電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計項目為載體,課題設(shè)計分為構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行四個階段。(1)構(gòu)思。學(xué)生根據(jù)電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)及要求進行分組,每組3~4人,成員以優(yōu)勢互補的方式組成。每一組學(xué)生根據(jù)項目要求,分析課程設(shè)計任務(wù),分解設(shè)計任務(wù),每一名同學(xué)都有自己的設(shè)計任務(wù)。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)或者到圖書館查閱資料,初步確定電路設(shè)計方案、設(shè)計內(nèi)容以及能達(dá)到的性能指標(biāo)要求;然后小組內(nèi)學(xué)生進行討論、匯總,確定一個認(rèn)為合理的方案,再提交給指導(dǎo)教師。指導(dǎo)教師根據(jù)每組學(xué)生提交的資料進行審核、論證、確定設(shè)計題目是否合理以及設(shè)計內(nèi)容能否實現(xiàn);同時檢查是否每名學(xué)生都真正參與課題的構(gòu)思。(2)設(shè)計。每組學(xué)生根據(jù)完善后的電路設(shè)計方案,自行查閱相關(guān)參考資料,確定單元電路設(shè)計、參數(shù)計算與器件選擇、繪制電路圖等;然后運用EDA技術(shù)進行仿真,驗證設(shè)計方案的可行性和正確性;待仿真電路經(jīng)修改完善之后,繪制出正確的設(shè)計電路交指導(dǎo)教師審核。在此階段主要培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識和技能解決實際問題的能力。(3)實施。當(dāng)學(xué)生完成了電路設(shè)計,并做了相應(yīng)的論證后送至指導(dǎo)教師進行審核,指導(dǎo)教師列出實現(xiàn)電路設(shè)計所需元件清單,到我院電工電子教學(xué)與實驗中心元器件管理處領(lǐng)取元器件,在多功能的PCB電路板上進行焊接、組裝、調(diào)試等步驟。在此階段主要培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。(4)運行。學(xué)生對完成好的作品按照電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計的要求進行系統(tǒng)測試,以驗證作品是否滿足設(shè)計要求;指導(dǎo)教師驗收作品時,檢查電路設(shè)計的工藝并給出指導(dǎo)意見,以便學(xué)生下一次設(shè)計電路時改進。在此階段主要培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的能力??傊?,電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計在實施中始終注重將知識、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)緊密結(jié)合,將理論、實踐、創(chuàng)新合為一體,為卓越工程師技術(shù)人才的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。

3.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計教學(xué)改革的效果

通過對電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計進行教學(xué)改革,使學(xué)生對電子電路的設(shè)計過程更加清楚了,充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動性、能動性,同時可以很大程度上提高學(xué)生的的工程實踐能力、團隊協(xié)作能力。通過這種模式的培養(yǎng),我院學(xué)生在參加大學(xué)生電子設(shè)計競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目中取得了較好的成績。近三年在全國(吉林省)大學(xué)生電子設(shè)計競賽中,我院學(xué)生獲一等獎15項,二等獎34項,三等獎41項;在2016年的吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目中我院學(xué)生共計申報19項。

4.結(jié)束語

實踐證明,在電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計教學(xué)中采用的CDIO工程教育模式極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)習(xí)效率。CDIO工程教育模式有利于培養(yǎng)學(xué)生個人專業(yè)能力和素質(zhì)、實踐能力和創(chuàng)新能力、團隊精神和溝通能力,為學(xué)生今后開展工作打下良好基礎(chǔ),將成為培養(yǎng)卓越工程師人才的有效途徑。

作者:孫立輝 單位:吉林化工學(xué)院信息與控制工程學(xué)院

參考文獻(xiàn):

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關(guān)鍵詞:電子技術(shù);課程設(shè)計;教學(xué)改革

作者簡介:金丹(1978-),女,遼寧建平人,上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院,講師;王魯楊(1963-),女,天津人,上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院,副教授。(上海 200093)

基金項目:本文系上海電力學(xué)院“085智能電網(wǎng)技術(shù)本科教改研究”項目的研究成果。

中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)02-0098-02

“電子技術(shù)課程設(shè)計”是電氣與控制類工科專業(yè)本科生的必修課程,該課程的基本任務(wù)一方面是鞏固和加深模擬“電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)成果和“電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗課”中所掌握的實驗技能,另一方面是培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的科研作風(fēng)及在電子技術(shù)方面的實踐技能,提高學(xué)生綜合運用電子技術(shù)知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力。[1]

學(xué)生通過熟悉設(shè)計任務(wù)、查找資料、設(shè)計電路、計算機仿真、安裝調(diào)試、整理總結(jié)等環(huán)節(jié),初步掌握電子工程設(shè)計思路,了解開展科學(xué)實踐的程序和步驟。學(xué)習(xí)電子產(chǎn)品工藝的基本知識和操作技能,培養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)的熱情,養(yǎng)成良好的專業(yè)素質(zhì),為較好完成后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和設(shè)計做準(zhǔn)備,為將來能在工作崗位上繼續(xù)學(xué)習(xí)接受新知識,進而發(fā)明創(chuàng)新打下良好基礎(chǔ)。因此綜合性強,實踐性突出的“電子技術(shù)課程設(shè)計”對學(xué)生的訓(xùn)練和鍛煉是其他教學(xué)環(huán)節(jié)所不能替代的,是專業(yè)建設(shè)中值得重點建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。

一、課程設(shè)計改革目的

近年來,電子技術(shù)課程實驗條件不斷改善,能夠適應(yīng)“電子技術(shù)課程設(shè)計”對硬件設(shè)施所提出的更加靈活、更加高端的要求,為“電子技術(shù)課程設(shè)計”改革提供了硬件基礎(chǔ)。同時,隨著學(xué)生人數(shù)不斷增加,電子技術(shù)課程的師資隊伍也不斷壯大,為豐富課程設(shè)計內(nèi)容、提高課程設(shè)計水平提供了人員保證。

在這樣的情況下,提出并實施“電子技術(shù)課程設(shè)計”改革,突出學(xué)生在課程設(shè)計過程中的主體地位,培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力與創(chuàng)新能力。結(jié)合本校實際,充分利用學(xué)?,F(xiàn)有的教學(xué)資源,提高課程設(shè)計的教學(xué)效果和水平。

二、課程設(shè)計改革中的幾個措施

1.優(yōu)化設(shè)計題目

好的設(shè)計題目可以激發(fā)學(xué)生的興趣,提高學(xué)生的積極性,這種內(nèi)在的學(xué)習(xí)動力不僅能夠提升教學(xué)效果,而且真正寓教于樂。

題目的選擇原則是內(nèi)容的豐富性、實用性、趣味性、先進性、創(chuàng)新性。題目的難易程度要適中,能體現(xiàn)出對基本理論、基本概念、基本技能的綜合應(yīng)用。因此,選題時宜選擇與生活實際相關(guān)的題目;采用的芯片為目前主流的中等規(guī)模、大規(guī)模芯片;設(shè)計成品應(yīng)該是一個包含信號源、信號處理、輸出顯示在內(nèi)的完整的小系統(tǒng)。例如《洗衣機控制器》題目將課堂教學(xué)與生活實際密切聯(lián)系,讓學(xué)生切身體會到所學(xué)課程如何在工作中應(yīng)用。再例如《乒乓球游戲機》題目,將課程與游戲相聯(lián)系,活潑新穎,獲得了學(xué)生的喜愛。

2.采用導(dǎo)師制

通常的課程都是以班級為單位,每個班級配置一名教師,以往的“電子技術(shù)課程設(shè)計”也采用這種方式。由于課程設(shè)計的題目靈活度較大,也具有一定深度,所以一般每個教師只會精通兩到三個設(shè)計題目,而學(xué)生就只能在這幾個題目中選擇。隨著師資隊伍地壯大,每個教師掌握兩個題目,那么所有教師加在一起就一共有三十幾個題目。本校希望這么多的教學(xué)資源能夠為所有學(xué)生所用。因此在本次教學(xué)改革中打破班級的概念,采用導(dǎo)師制。所有教師的所有題目均面向全體學(xué)生開放,學(xué)生可自由選擇,選擇題目的同時也就選擇了導(dǎo)師。對某個題目特別感興趣,可以直接選擇該題目?;蛘咛貏e喜歡某個教師,也可以為了追隨那個教師而選擇他的題目。此外,每四個學(xué)生為一組,結(jié)組時也打破班級的概念,學(xué)生可自由選擇合作伙伴。所以學(xué)生不僅可以選擇題目、教師,也可以選擇同伴,自足選擇性很強。

3.采用項目教學(xué)法

以往教學(xué)模式中,教師把課程設(shè)計的電路、具體步驟都傳授給學(xué)生,學(xué)生很少思考,很少質(zhì)疑,更沒有探索。本次改革中采用項目教學(xué)法,由教師引導(dǎo),學(xué)生自主完成一個個具體的工程案例,按行動路線設(shè)計教學(xué)思路,培養(yǎng)學(xué)生的探索精神,提高其實踐能力。

設(shè)計過程模擬實際的項目開發(fā)過程,包含項目任務(wù)下達(dá)、方案設(shè)定、軟件仿真、硬件調(diào)試等各環(huán)節(jié)。體現(xiàn)為課程設(shè)計中的如下環(huán)節(jié):學(xué)生選定設(shè)計題目與導(dǎo)師、下達(dá)任務(wù)書、確定設(shè)計方案、電路連線圖仿真、電子元器件的安裝與對所設(shè)計電子系統(tǒng)的調(diào)試、撰寫課程設(shè)計報告。

為了提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,強調(diào)學(xué)生自主設(shè)計,重視啟發(fā)式教學(xué)。教師只在大思路上加以引導(dǎo),對具體方案和設(shè)計細(xì)節(jié)不做過多干預(yù),只起組織、引導(dǎo)、檢查、把關(guān)和解決一些疑難問題的作用,放手讓學(xué)生大膽實踐,充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性。同時,為了配合廣大學(xué)生大膽的發(fā)散的設(shè)計,提供了門類齊全、種類豐富的元器件供學(xué)生選擇。[2]

4.提高工程意識

“電子技術(shù)課程設(shè)計”本身就是一個工程設(shè)計的縮影,具有很強的工程特性,以其為載體,培養(yǎng)學(xué)生的工程意識具有天然的優(yōu)勢。

對于一個工程的實施,所設(shè)計產(chǎn)品的性能并不是唯一的評價指標(biāo)。設(shè)計周期、設(shè)計成本、團隊配合也同樣重要。為此,在課程改革中相應(yīng)地采取了一些措施。首先,為了提高對設(shè)計周期地重視,在課程考核中加入了時間概念。在完成設(shè)計要求的情況下,時間使用最少的組成績最高。另外,為了提高對設(shè)計成本的重視,在設(shè)計中引入性價比概念,對高價格器件的領(lǐng)用進行登記、統(tǒng)計與限制,推薦學(xué)生采用低價格的元器件完成相同的功能。在幫助學(xué)生提高成本概念的同時,也為學(xué)校節(jié)省資金投入。最后,為了加強團隊配合,在每個組的四個人中推舉一名組長,負(fù)責(zé)整個設(shè)計過程的協(xié)調(diào)。由組員共同討論完成對項目的理解并做出具體的設(shè)計方案,然后統(tǒng)一調(diào)配每個成員所負(fù)責(zé)的設(shè)計任務(wù)。每個成員必須在規(guī)定的時間完成自己所負(fù)責(zé)的部分。在項目調(diào)試過程中必定會出現(xiàn)一些問題,而解決這些問題需要各部分的密切配合。因此要求每個人除了了解自己的設(shè)計部分以外,還必須了解其他人的設(shè)計思路。因此為了考核團隊配合,在答辯中除了檢驗每人分管的部分外,也會檢驗對整個方案和設(shè)計思路的理解。

5.引入模塊化設(shè)計理念

隨著電子電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,所設(shè)計的產(chǎn)品在功能、線路等各方面都越來越復(fù)雜。在實際的電子電路開發(fā)中,教師一般將電路劃分為多個模塊,每個人負(fù)責(zé)一個模塊。先設(shè)計單獨模塊并獨立調(diào)試,然后再把幾個模塊聯(lián)調(diào),最終將整個系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。盡管在課程設(shè)計中所設(shè)計的電路功能較為簡單,但是為了模擬電子電路的實際開發(fā)過程,仍然希望在設(shè)計中能夠引入模塊化設(shè)計理念。因此,每個教師開發(fā)自己的題目時,都有意識的使所設(shè)計的電路功能齊全,保證整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整。所以在每個題目中都包含了信號源、輸入、輸出、控制等多個部分,可以很方便地劃分為幾個模塊。每組中的四個成員可自行選擇設(shè)計模塊。既讓學(xué)生學(xué)習(xí)了電子電路的設(shè)計理念,又保證了每個學(xué)生的工作量,做到人人動手。

6.軟件仿真與實物調(diào)試相結(jié)合

由于計算機軟件和硬件技術(shù)的飛速發(fā)展,在電子應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生了很多成熟的開發(fā)與仿真軟件,為實際電子電路的開發(fā)提供了準(zhǔn)確的保證,同時節(jié)約了大量人力物力。EWB、Protel、ORCAD、PSPIC、Multisim等都是目前較為流行的電子電路仿真軟件,在實際的電子電路開發(fā)中也得到了廣泛的應(yīng)用。因此,在本次教學(xué)改革中,模擬實際的電子電路的開發(fā)過程共十天的課程,其設(shè)計分成五天軟件仿真和五天硬件調(diào)試。前面五天學(xué)生采用自己喜歡的仿真軟件設(shè)計并調(diào)試電路。調(diào)試成功后根據(jù)所設(shè)計的電路制定元器件清單,并進行第一次答辯。答辯通過后根據(jù)清單領(lǐng)取元器件以及面包板、導(dǎo)線等硬件設(shè)備。后面五天進行實物連線與調(diào)試工作,調(diào)試成功后進行第二次答辯。然后撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告并提交,完成整個課程設(shè)計過程。在此過程中,每個學(xué)生都能體會到軟件仿真與實物連線各自的特點。比如軟件仿真在原理性錯誤的排查方面具有強大的功能,而實物連線除了讓學(xué)生更熟悉元器件管腳排列以外,更加讓學(xué)生對元器件的時間延遲以及因此可能引起的誤動作產(chǎn)生更深的體會,這些都是在課本以及“電子技術(shù)實驗”課程中不能收獲的。通過課程設(shè)計,讓學(xué)生在軟件設(shè)計與元器件接線調(diào)試中均得到了鍛煉。

三、結(jié)束語

通過實踐,筆者發(fā)現(xiàn)這項教學(xué)改革效果十分明顯。教師們精心準(zhǔn)備的題目引起了學(xué)生的極大興趣;采用導(dǎo)師制給了學(xué)生更多的自主選擇性;采用項目教學(xué)法激發(fā)了學(xué)生的自主性學(xué)習(xí),也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性思維;加入工程意識、模塊化設(shè)計理念以及軟硬件結(jié)合的設(shè)計方式等改革措施在不同方面讓學(xué)生體會了實際電子電路的開發(fā)過程,真正將理論與實踐相結(jié)合。

參考文獻(xiàn):

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    所以,引進現(xiàn)代的教育手段,提高現(xiàn)有的教學(xué)質(zhì)量對于計算機教學(xué)質(zhì)量的提高是很重要的。市場的變化要求學(xué)校對課時的安排也要做出合理的調(diào)整,對教師做好思想工作的安排。教師上課也要講究從一而終,這樣對學(xué)生的理解,對老師的整體教學(xué)都可以從一個系統(tǒng)性的角度來看待。這是很重要的一點,教學(xué)手段的先進與否是學(xué)生學(xué)習(xí)水平高低的一個重要中間點。

    實驗課程的設(shè)定及其特征。因為實驗性教學(xué)的迫切和開閘,需要將電子信息的教學(xué)與操作系統(tǒng)上的教學(xué)相結(jié)合。編寫專門的教材,其中需要包含與實驗、理論都相關(guān)聯(lián)的原理、實驗指導(dǎo),以及實驗的參考或者解答之類的。

    這些實驗性的教材除了要具有傳統(tǒng)教材的基本特征以外,還有專業(yè)性要求也很高,覆蓋面積要比以前廣泛,內(nèi)容也需要相對豐富,除了最基本的要求以外,還要加上存儲,進程上的管理和文件系統(tǒng)的設(shè)計之類的實驗。

    相關(guān)課程的試驗方法。對于這個環(huán)節(jié),課程組經(jīng)過長時間的整理,戰(zhàn)勝了以前的重教輕用,加強了實踐性的教學(xué),不管是講課還是實踐的方法都設(shè)計了30個以上的實驗,讓理論和實踐能力得以和諧發(fā)展,增強了學(xué)生的設(shè)計能力,使他們能夠掌握技術(shù)的開發(fā)的實驗相關(guān)過程,將學(xué)生可以做什么作為主要的教學(xué)目標(biāo)。

    這是新的教學(xué)方法,它注重培養(yǎng)了學(xué)生探索、獨立動手的各種能力,以及設(shè)計開發(fā)的能力,并且注重創(chuàng)新,讓之在實驗教學(xué)中得到深入淺出的貫徹。通過實踐性的教學(xué),學(xué)生能夠把所學(xué)的東西從腦袋里轉(zhuǎn)移運用到社會上。

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關(guān)鍵詞:Multisim仿真 課程設(shè)計 創(chuàng)新能力

中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2013)09-0106-02

電子技術(shù)課程設(shè)計是電類專業(yè)一門實踐性很強的必修課程。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展,新器件、新電路不斷涌現(xiàn),現(xiàn)有實驗室的條件已無法滿足各種電路的設(shè)計和調(diào)試要求,在一定程度上影響了電子技術(shù)課程設(shè)計的教學(xué)效果,也影響了學(xué)生的創(chuàng)新能力[1][2]。在電子技術(shù)課程設(shè)計中引入Multisim仿真軟件可以很好的解決這一問題。

1 Multisim仿真軟件的功能及特點

Multisim仿真軟件是加拿大圖像交互技術(shù)公司(Interactive Image Technoligics)推出的電子線路仿真工具,適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的繪制和仿真,具有很強的仿真分析能力。

利用Multisim仿真軟件可以對二極管、三極管、功率管等模擬器件進行仿真、也可以對74系列、COMS系列、PLD、CPLD等數(shù)字器件進行仿真[3]。Multisim適用于模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、單片機技術(shù)、PLC等電類課程。

2 Multisim在電子技術(shù)課程設(shè)計中的作用

在理論課的教學(xué)中為了讓學(xué)生便于理解,一般多采用工程近似的方法對電路進行分析、計算,但對于較復(fù)雜的電路,學(xué)生很難在短時間內(nèi)根據(jù)元件參數(shù)的變化計算出電路的各種性能指標(biāo)。如果利用,在教學(xué)過程中我們能夠隨時進行實驗演示和電路分析。也可以在利用Multisim仿真軟件分析各種電路的特性,在講解各種原件參數(shù)改變對電路的影響時,可將各種數(shù)據(jù)和波形在虛擬儀表上直觀的顯示出來,并且接近實際效果。通過Multisim仿真軟件進行計算機模擬仿真,把電子技術(shù)的理論教學(xué)和實驗教學(xué)有機地結(jié)合了起來,為課程設(shè)計中實物的制作打下一個良好的基礎(chǔ)[4]。

3 Multisim在電子技術(shù)課程設(shè)計中的仿真應(yīng)用實例

下面以數(shù)字搶答器電路為例闡述采用Multisim仿真軟件進行課程設(shè)計的過程。設(shè)計要求如下:

(1)設(shè)計一個搶答器,可同時供8名選手參加比賽,他們的編號分別是1、2、3、4、5、6、7、8,各用一個搶答按鈕,按鈕的編號與選手的編號相對應(yīng),分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。

(2)給節(jié)目主持人設(shè)置一個控制開關(guān),用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。

(3)搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后,若有選手按動搶答按鈕,編號立即鎖存,相應(yīng)選手的燈亮。封鎖輸入電路,禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的信號燈一直亮到主持人將系統(tǒng)清零為止。

(4)搶答器具有定時搶答的功能,且一次搶答的時間可以由主持人設(shè)定。當(dāng)節(jié)目主持人啟動“開始”鍵后,要求定時器立即減計時,并用顯示器顯示。

(5)參賽選手在設(shè)定的時間內(nèi)搶答,搶答有效,定時器停止工作,相應(yīng)選手的燈亮,顯示器上顯示搶答時刻的時間,并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。

(6)如果定時搶答的時間已到,沒有選手搶答時,本次搶答無效,系統(tǒng)短暫報警,并封鎖輸入電路,禁止選手超時后搶答。

3.1 實驗方案的確立

搶答器系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。它由主電路和擴展電路兩部分組成。主電路完成基本的搶答功能,開始搶答后,當(dāng)選手按動搶答鍵時,代表這一組的燈亮,同時別組成員按下按鈕時不會使自己這一組的燈亮[5][6]。這一功能可以用鎖存器或者觸發(fā)器來實現(xiàn)。主持人按下開始鍵時,才會使搶答器正常工作;當(dāng)這個鍵彈起時,無論8個選手如何按按鈕,他們各自所對的指示燈都不會亮。這一功能可以將開始鍵接到芯片上的清零端或者使能端來實現(xiàn)。

設(shè)計電路時可分模塊進行,將每一個模塊設(shè)計仿真成功后,再進行模塊間的連接,從而實現(xiàn)整個搶答器系統(tǒng)。

3.2 電路設(shè)計與仿真

搶答器包括搶答電路、指示燈電路、主持人開關(guān)電路、控制電路、報警電路、脈沖電路、定時電路、顯示電路。電路圖如圖2所示。

3.2.1 搶答電路

搶答電路的功能有兩個:(1)能分辨出選手按按鈕的先后,并鎖存優(yōu)先搶答者的編號,供顯示電路使用;(2)使其他選手的按鈕操作無效。搶答電路包括集成D觸發(fā)器74LS374和8個開關(guān)。74LS374為具有三態(tài)輸出的八D邊沿觸發(fā)器,且是上跳沿觸發(fā)的。當(dāng)一個脈沖的上升沿到來時,輸出Q端的值為相應(yīng)D端的值。OC端為使能端,低電平有效,當(dāng)OC接高電平時,處于高阻狀態(tài),OC端接低電平時,芯片能夠正常工作。8個D端接8個開關(guān),開關(guān)另一端接高電平[7]。

3.2.2 指示燈電路

由于在仿真時要觀察燈的亮與熄滅,8個燈的一端分別接在74LS374的8個Q端,另一端分別接地。當(dāng)Q端輸出為高電平時,燈就會被點亮,否則就會熄滅。

3.2.3 主持人開關(guān)電路

主持人開關(guān)有很多作用,當(dāng)這個開關(guān)彈起時,74LS374將不工作,并且可以控制譯碼顯示電路的清零和置數(shù)功能[8]。計數(shù)器74LS192的CR端為清零端,當(dāng)CR端為高電平時,輸出為低電平;CR端為低電平時,芯片可以進行別的功能。在CR端為低電平的情況下,LD端為低電平時,輸出為4個D端上的值,這就是我們所說的置數(shù)功能。在CR為低電平,LD為高電平的情況下,CPU接脈沖信號,CPD接高電平,此時芯片處于加計數(shù)狀態(tài);CPU接高電平,CPD接脈沖信號,此時芯片處于減計數(shù)狀態(tài);CPU和CPD均接高電平,芯片處于保持的狀態(tài)。因此可以將清零端和置數(shù)端作為主持人控制開關(guān)電路的一部分,將CR端和LD端分別接兩個單刀雙擲開關(guān),開關(guān)一端接高電平,一端接低電平。

3.2.4 控制電路、報警電路、脈沖電路

控制電路是由8個或門組成的。74LS374的8個輸出端分別接在4個兩輸入或門的輸入端上,每兩組的輸出有分別接在另一個或門的輸出端,最后輸出端和脈沖信號接在一個或門的輸入端,輸出端接在74LS374的脈沖輸入端和74LS192的CPD端。當(dāng)有一人按下了搶答開關(guān)后,所對應(yīng)的Q端輸出為高電平,經(jīng)過幾個或門后,最后輸入74LS374和74LS192的脈沖輸入端的信號固定為高電平,則我們將脈沖信號鎖住了,無論別的搶答開關(guān)按下與否,都不會影響結(jié)果。這就起到了控制電路的作用。報警電路中,使用燈來表示,當(dāng)無人搶答時,指示燈亮。本設(shè)計中,秒脈沖電路用信號源模擬產(chǎn)生,在制作實物時也可以用555芯片產(chǎn)生。

3.2.5 定時、顯示電路

定時、譯碼、顯示電路是由74LS48譯碼器,74LS192計數(shù)器和七段數(shù)碼管構(gòu)成的。將74LS192的四個輸入端DCBA端分別接上高電平,低電平,低電平,高電平,則通過譯碼器在七段數(shù)碼管上顯示9,然后通過減計數(shù),依次減一,當(dāng)搶答按鈕按下時,控制電路將會鎖住脈沖信號,因此數(shù)碼管應(yīng)該顯示當(dāng)前數(shù)字不變。直至下一次搶答時,主持人通過置數(shù)重新將其置為9。

4 結(jié)語

利用可以Multisim軟件可以方便地進行各種電路的搭建,并對電路進行仿真與調(diào)試,彌補了傳統(tǒng)實驗教學(xué)中存在的設(shè)備老化、元器件損耗等不足,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如學(xué)生在進行復(fù)雜電路設(shè)計時,可以先采用Multisim軟件進行設(shè)計,驗證設(shè)計方案的可行性,再搭建硬件電路進行調(diào)試,可達(dá)到事半功倍的效果。實踐證明Multisim仿真軟件在電子技術(shù)課程教學(xué)和實驗教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用,對于提高實驗教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和動手能力等方面發(fā)揮著非常重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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